Argomenti tesi. Costruzione di Macchine 2 Gruppo di lavoro Prof. Beretta

Transcript

1 Argomenti tesi Costruzione di Macchine 2 Gruppo di lavoro Prof. Beretta

2 Modelli per la previsione di durata a fatica di componenti di turbine a gas per impiego aeronautico 2 R=0.8 Contatti: Mauro Filippini (int. 8220) mauro.filippini@polimi.it R=0

3 Integrità strutturale e metodologie di progettazione per materiali di nuova generazione per motori aeronautici source: GE Aviation 3 Le leghe intermetalliche a base TiAl sono un materiale competitivo per la progettazione di pale di turbine a gas usate nella costruzione dei motori di nuova generazione, in particolare negli stadi di bassa pressione. Il vantaggio degli intermetallici γ-tial sono limitata densità ( g/cm3 in funzione della composizione), elevata resistenza specifica, elevata rigidezza specifica, elevata resistenza all ossidazione e buone proprietà a creep ad alta temp. Criticità difetti e flaw tolerance turbine (collaborazione AVIO): Sperimentazione HT; correlazione tra limite di fatica e proprietà a fatica (HT e RT) in termini di KIC e ΔKth; effetto di scala?

4 Modelli di previsione della durata in condizioni di creep-fatica per materiali impiegati in impianti di produzione di energia 4 Prova di creep-fatica in controllo di deformazione At e t i I IAt R (d) ~'t prove condotte in controllo di sforzo, a pari sfor Materiale: 9Cr1MoV-Nb, mod.9cr1mo, P91 Obbiettivi: sviluppare una metodologia per la previsione della durata a creep-fatica, mediante integrazione delle proprietà dei materiali derivate da prove sperimentali in un modello di calcolo adatto per la progettazione dei componenti di centrali di nuova generazione.

5 Progettazione avanzata turbine Criticità difetti e flaw tolerance turbine (collaborazione ANSALDO En.): Analisi FEM; Caratterizzazione oligociclica HT; Propagazione fratture HT e RT; Difetti critici (instabilità- rottura duttile); stima effetto difetti su vita operativa.

6 Life extension turbine generazione 6 Life extension turbine (collaborazione ANSALDO En.): Modelli di propagazione fratture per LCF; Effetto invecchiamento materiale su propagazione fratture; Modelli coesivi per implementazione FEM; Interazione creep-lcf.

7 Damage tolerance assili Modello di propagazione caletti (collaborazione Lucchini RS): resistenza a propagazione in presenza di difetti artificiali ; analisi FEM propagazione fratture; stima resistenza assili full-scale e confronto con prove reali. Improvements vita assili (progetto MARAXIL): effetto trattamenti di rullatura ; propagazione fratture in campi di sforzo con R<0; calcolo incremento vita e confronto con prove reali full-scale.

8 Corrosione - fatica di assili + ET 8 Provini e Assili in scala reale; Metodi previsione vita per materiali diversi;

9 Simulazione e imaging ET 9 Fatica - corrosione 20 khz 500 khz CIVA FEM Definizione di metodi innovativi di controllo.

10 Simulazione, imaging e visualizzazione UT 10 PSA + UT Simulazione Simulazioni: CIVA FEM EFIT Tecniche UT: tradizionale, phased array, TOFD Casi applicativi: campo ferroviario, tubi e recipienti in pressione, compositi

11 Effetto biassialità su propagazione instabile 11 Determinazione del carico di riferimento e dell integrale J per provini con difetto in stato di sforzo biassiale. Tipologia: analitico-numerica. Strumenti: ABAQUS, Matlab. Note: periodo di 3 mesi presso il BAM a Berlino; richiesta buona conoscenza lingua inglese. Relatori: S. Beretta, M. Madia, U. Zerbst (BAM).

12 Burst tests 12 Influenza degli sforzi residui sulla pressione di scoppio di cilindri in pressione. Tipologia: analitico-numerica. Strumenti: ABAQUS, Matlab. Note: svolta in collaborazione con TENARIS/DALMINE. Relatori: S. Beretta, M. Madia.

13 Influenza forma difetti 13 Influenza della forma del difetto sulla vita a fatica di cilindri in pressione. Tipologia: analitico-numerica. Strumenti: ABAQUS, Matlab. Note: svolta in collaborazione con TENARIS/DALMINE. Relatori: S. Beretta, M. Madia.

14 Modelli di propagazione statica di fratture in giunzioni incollate 14 Modellazione della frattura in giunzioni adesive con: - VCCT (Virtual Crack Closure Technique) Basic Equations - Elementi coesivi Confornto tra modelli e prove sperimentali già condotte

15 Modelli di propagazione a fatica della frattura in giunzioni incollate 15 Analisi del tipo di mesh: Elementi solidi 2D Elementi shell Elementi shell continui Modellazione della propagazione con tecnica VCCT Confronto dell efficienza numerica Possibile confronto con dati sperimentali

16 Polimeri rinforzati con fibre corte: effetto d intaglio (prove di fatica, simulazione stampaggio, FEM, analisi orientamento fibre) Tipo: Tesi Disponibilità: da settembre In collaborazione con Radici Plastics Riferimento: ing. Bernasconi 16 Lo sforzo massimo non varia: a variare è il gradiente

17 Tesi con stage estero/aziende 17 Stage presso BAM (Federal Institute of Testing, Berlin, Germany) per analisi effetto biassialità su frattura instabile; Stage presso TENARIS (Dalmine, BG) per effetto biassialità e simulazione prove di burst tubi; Stage presso TENARIS (Dalmine, BG) per danneggiamento a fatica rulli di laminazione Stage presso DB (Minden, Germany) per calcolo danneggiamento multiassiale di assili sotto l azione carichi di servizio

18 Gruppo di lavoro 18 Prof. Stefano Beretta affidabilità strutturale, assili; Ing. A. Bernasconi materiali compositi, incollaggi; Ing. M. Carboni Controlli NDT, damage tolerance assili; Ing. M. Filippini Integrità strutturale HT; Ing. S. Foletti LCF, fatica multiassiale, life extension; Ing. A. Lo Conte Creep crack growth, corrosione fatica; Ing. M. Madia Modelli computazionali, frattura elasto-plastica. Studenti PhD G. Tarantino propagazione fratture per RCF; D. Regazzi Metodi per la stima di vita residua assili; D. Arafah Tenacità HT; A. Jamil Propagaz. Incollaggi; A. Altamura modelli probabilistici.